Principy a aplikace kolorimetru

By Liam Critchley, M.Sc.May 24 2017

Kolorimetrie je obor zabývající se stanovením koncentrace barevné sloučeniny v roztoku. Kolorimetr, známý také jako fotometr s filtrem, je analytický přístroj, který slouží jako nástroj pro kvantifikaci koncentrace roztoků měřením absorbance světla určité vlnové délky.

Kolorimetry se používají pro širokou škálu aplikací v chemických a biologických oborech, mimo jiné pro analýzu krve, vody, živin v půdě a potravinách, stanovení koncentrace roztoku, stanovení rychlosti reakce, stanovení růstu bakteriálních kultur a laboratorní kontrolu kvality.

Principy kolorimetrů

Kolorimetry se používají k detekci barvy a stanovení koncentrace roztoků, tj. při průchodu vlnové délky vzorkem je část světla absorbována a část projde. Detekují se ty vlnové délky světla, které prošly.

Znalostí toho, které vlnové délky prošly, může detektor také zjistit, které barevné vlnové délky byly absorbovány. Pokud je zkoumaný roztok bezbarvý, běžným postupem je zavedení činidla, které s roztokem reaguje za vzniku barevného roztoku. Výsledky se porovnávají se známými standardy.

Kolorimetr používá Beerův-Lambertův zákon ke zjištění absorbance vlnové délky. Beerův-Lambertův zákon se běžně zapisuje takto:

A= Ɛcl

Kde A je absorbance, Ɛ (epsilon) je molární absorbance, c je koncentrace roztoku a l je délka, kterou světlo projde (známá také jako střední volná dráha). Kromě toho, pokud dochází k neustálé změně roztoku, tj. jedná se o reakci, pak se obvykle používá % propustnosti v závislosti na čase.

Pro měření koncentrace je množství absorbovaného světla závislé na množství rozpuštěné látky (známé také jako analyt, protože se jedná o měřený druh) v roztoku – vyšší koncentrace rozpuštěné látky znamená, že bude absorbováno více světla, a naopak, proto lze z absorpce určitých vlnových délek zpětně zjistit koncentraci.

Zajímají vás kolorimetry? Více informací zde

Samotný kolorimetr

Kolorimetr se skládá z mnoha částí. Kromě použití známého standardního roztoku, vedle buď známých koncentrací, nebo neznámých koncentrací, existuje mnoho důležitých součástí kolorimetru.

Jelikož jsou principy založeny na světle, je zapotřebí zdroj světla, který má obvykle podobu žárovky. Mezi další součásti patří nastavitelná clona pro propouštění světla, barevné filtry pro filtrování specifických vlnových délek světla, kyveta pro uchovávání roztoku (obvykle vyrobená z křemene), fotodetektor pro měření prošlého světla a měřicí přístroj pro kvantifikaci hodnot do čitelného výstupu.

Barevné filtry se volí tak, aby se vybrala vlnová délka, ve které bude rozpuštěný roztok nejvíce absorbovat. Pro většinu experimentů je běžný rozsah vlnových délek mezi 400 a 700 nm, ale pokud některé analyty absorbují v ultrafialovém rozsahu (méně než 400 nm), pak je obvykle nutná úprava kolorimetru. Ta obvykle probíhá tak, že se odstraní žárovka a nahradí se světelnou diodou (diodami) určité barvy.

Výstup může být buď analogový, nebo digitální a v závislosti na použitém principu poskytuje buď údaj o absorbanci (logaritmický výstup 0 až nekonečno), nebo údaj o % transmise (0 až 100 %). Ideální výstup pro měření absorbance je mezi 0 a 2, ale je žádoucí mít údaj mezi 0 a 1, protože nad 1 mohou být výsledky nespolehlivé v důsledku rozptylu světla. Odečet je obvykle ve formě spektra.

Většina kalorimetrů bude vyžadovat kalibraci, což je samotné rozpouštědlo a ne měřený obsah s rozpouštědlem – tj. standardní nebo „slepý“ roztok. Kalibrace umožňuje měřit absorbanci rozpouštědla, která je v mnoha přístrojích známá také jako šum pozadí. Po změření jsou hodnoty absorpce rozpouštědla odstraněny z jakýchkoli budoucích odečtů, což umožňuje výpočet absorbance (nebo % transmitance) (a vykreslení spektra) pro požadovaný analyt (analyty) bez rušivých vlivů šumu.

Existuje široká škála kolorimetrů, přičemž některé kolorimetry jsou velké přístroje a obecně se používají pro širokou škálu laboratorních analýz, ale některé kolorimetry jsou nyní ruční a lze je použít pro analýzy na místě, jako je stanovení vzorků vody a půdy in-situ. V případě ručních kolorimetrů je běžným postupem číselné odečítání na rozdíl od spektra, které se nachází u větších laboratorních strojů.

Zjistěte více o odkazovaných společnostech

Zdroje:

http://sciencing.com/use-colorimeter-5382170.html

Seton Hall University: http://pirate.shu.edu/~rawncarr/colorimetry/colorimetry.htm

AZoSensors: http://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=324

Michiganská univerzita: https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

Sherwood Scientific: http://www.sherwood-scientific.com/chroma/chromaoperation.html

„Absorbance Measurement by Colorimeter“- Mukesh J. Z. and Shinde A. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

HACH- https://www.hach.com/pockets

Obrázek: .com/iroomstock

Odmítnutí odpovědnosti: Názory zde vyjádřené jsou názory autora vyjádřené v jeho soukromí a nemusí nutně vyjadřovat názory společnosti AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, vlastníka a provozovatele těchto webových stránek. Toto prohlášení o vyloučení odpovědnosti je součástí podmínek používání těchto webových stránek.

Napsal

Liam Critchley

Liam Critchley je spisovatel a novinář, který se specializuje na chemii a nanotechnologie, má titul MChem v oboru chemie a nanotechnologie a titul M.Sc. Research in Chemical Engineering.

Citace

.